通讯作者：陈前进；董安钢通讯单位：东华大学；复旦大学自组装纳米晶超晶格由于其精确可控的尺寸、形状和组成，表现出的独特集体特性，在催化和能量转换中得到广泛应用。因为它们很难从粘合剂或添加剂中分离出来，因此，确定它们的内在电催化活性面临着巨大挑战。复旦大学董安钢教授和东华大学陈前进教授合作报告了使用扫描电化学显微镜(SECCM)直接的微观电化学测量由~8 nm NiFe2O4和/或~4 nm Au纳米晶体自组装的单个超粒子的析氧反应(OER)。相关工作以“Direct Probing of the Oxygen Evolution Reaction at Single NiFe2O4 Nanocrystal Superparticles with Tunable Structures”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。
图1. (a)单个超粒子的SECCM研究示意图。(b)从NiFe2O4超粒子和GC基底获得的典型局部LSV。由周转频率(TOF)计算确定的每个超粒子的内在OER活性与其大小和组成相关，并揭示有价值的见解。要点1. 单个NiFe2O4超粒子在1.92 V vs RHE下，的电流密度随着超粒子直径的增加而减小，估计的周转频率(TOF)范围从0.2 到11 s-1，并且仅当超粒子直径小于~800 nm时才对Au含量敏感。要点2. 掺入Au纳米晶体后，二元NiFe2O4-Au超粒子表现出增强的OER活性，TOF增加了约6倍，并随着Au含量的进一步增加而趋于平稳。要点3. 这项微观研究的新见解对于确定结构-活性关系以合理设计具有复杂结构的高效纳米催化剂至关重要。在介观水平上对具有可调结构的单个超粒子的电化学研究可能为单实体电化学开辟一条新途径。
图3. (a)在SECCM中测量的单个二元NiFe2O4-Au超粒子的LSV，直径约为400±10 nm。(b)具有不同成分的二元NiFe2O4-Au超粒子宏观电化学测量的LSV。实验中使用100 mM KOH溶液作为支持电解质。(c)具有不同成分和直径的二元NiFe2O4-Au超粒子的OER电流密度。(d)具有不同成分和直径的单个二元NiFe2O4-Au超粒子的TOF。作为Au含量函数的单个二元NiFe2O4-Au超粒子的电流密度(e)和计算的TOF(f)。链接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c08592
